JPH0469287B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 この発明は、作用室内の流体の量を制御する部
材を有する形式の流体継手に関する。さらに詳し
くは、この発明は、遠隔式状態検出装置によつて
検出された状態の変動に応答して作動される弁部
材を有する流体継手に関する。

米国特許第3055473号には、従来公知の典型的
な流体継手が開示されている。この流体継手は、
第１回転部材と、第１回転部材と組合わされ相互
間で流体室を形成するカバーとを有する。流体室
を作用室と貯留室に分離する弁装置が配設され
る。第２回転部材が作用室内に配置されて、第１
回転部材に対して回転可能である。弁装置は貯留
室と作用室との間の流体の流動を制御し、かつ回
転軸線とほぼ垂直な平面内に位置する流体ポート
をもつ弁板を有する。弁装置は流体ポートの平面
と平行な平面内で移動して、流体ポートの流量面
積と作用室内の流体量を変化させる弁部材を有す
る。

遠隔式に作動される流体継手は、弁の運動が通
常軸方向運動をもつソレノイドまたは流体圧力ピ
ストン装置のような装置によつて達成されるの
で、軸方向に移動する弁部材の使用に特に適して
いる。

軸方向に可動な弁部材には幾つかの問題点があ
る。その１つは、軸方向に可動な弁部材は、弁の
揚程（軸方向運動）と充填ポートとの間の関係を
正確にかつ予想して修正ができないことである。
当業者には理解されているように、平たんな弁ア
ームがポート板から持ち上げられるとき、有効ポ
ート面積は、ポートの面積に等しくなくて、ポー
トの円周と揚程との積に等しい。流体の流動特
性、流体の粘性、継手の速度などのような因子の
ために、実際の弁揚程は、有効ポート面積がポー
トの実際の面積と等しくするために、理論的弁揚
程よりも大きくしなければならない。この状態
は、周囲の空気温度や冷却剤の温度のような検出
された外部状態と、この継手の出力速度（フアン
速度）との間の所望の関係を達成するよりも一層
困難である。

従つてこの発明の目的は、軸方向に可動な第１
部材を用いて入力を軸方向には移動しない弁部材
に伝え、それにより、軸方向に可動な弁部材にお
いて通常生ずる幾つかの問題点を解決する流体継
手を提供するにある。

この発明の上記及び他の目的は、遠隔式状態検
出装置によつて検出された状態の変動に応じて変
動する入力信号を受ける第１部材を有することを
特徴とする流体継手を提供することによつて達成
される。この継手はさらに、入力信号を流体ポー
トの平面と平行な平面内の弁部材の運動に伝達す
る第２部材を有する。

図面を参照しつつ、以下にこの発明を説明す
る。

この発明を限定するものではない図面におい
て、第１図はフアン駆動システムの全体図で、こ
のシステムは、ブラケツト１１と、遠隔式状態検
出及び制御装置１３と、流体継手１５とを有す
る。

ブラケツト１１は、車輌のシヤシまたはエンジ
ンに取付けられるための取付部分１９をもつ静止
ブラケツト部材１７を有する。ブラケツト部材１
７は、ほぼ円筒形のハブ２１を有し、ハブ２１に
は１対のテーパころ軸受２３，２５が配設されて
いる。軸受２３，２５は、環状取付部材２９の一
部として形成された環状の内向き突部２７によつ
て相互に隔てられている。取付部材２９は１対の
内側円筒面３１，３３を有し、これは軸受２３，
２５それぞれの外レースのシートとして作用する
１対の内側円筒面３１，３３を有する。軸受２
３，２５は、ハブ２１の右方端と螺合する大型の
六角ナツト３５によつてハブ２１上で軸方向に保
持される。

プーリ３７が取付部材２９に取付けられ、この
プーリは内方へ延びるフランジ３９を有する。複
数のボルト４１が流体継手と組合わされたフラン
ジ４３に形成された複数の穴と同時に取付部材２
９に設けられたねじ孔とフランジ３９に設けられ
た穴を複数のボルト４１が貫通しており、これに
ついてはその詳細を後述する。プーリ３７、取付
部材２９、及びフランジ４３はボルト４１によつ
て合体保持されて同一速度で回転する。プーリ３
７は、Ｖベルト（図示せず）を介して、当業者が
よく知るようにエンジン駆動主プーリによつて駆
動される。

遠隔式状態検出及び制御装置１３は、エンジン
駆動空気圧縮機、または蓄圧器のような圧力蓄積
装置と組合わされた圧縮機からなる圧力空気源４
５を有する。圧力空気源４５の出力は、ライン４
７によつて圧力制御弁４９に流通される。ライン
４７内の圧力空気は、ライン５１をとおり制御弁
４９によつてブラケツト１１に流通され、または
５１が制御弁４９によつて大気に流通される。制
御弁４９は、温度状態検出装置５３の影響を受け
て作用する。温度状態検出装置５３によつて検出
された周囲の空気温度（またはラジエータ冷却液
温度）が比較的低い温度であるときは、制御弁４
９は、ライン５１内の圧力空気が大気に流通され
る位置に移動されるが、周囲空気温度が比較的高
い温度レベルに増大したときは、温度状態検出装
置５３は制御弁４９を圧力空気がライン４７から
ライン５１に流通される位置に移動する。遠隔式
状態検出及び制御装置１３はこの図面では略示さ
れているが、これはその構造が後述の説明で明ら
かになるように、この発明の本質的な特徴ではな
いからである。またこのような装置は従来から一
般によく知られている。

再びブラケツト１１において、静止ブラケツト
部材１７は、軸方向内孔５５を有し、この中に軸
方向に可動なピストン５７が配置されている。軸
方向内孔５５とピストン５７の左端とは、協働し
て圧力室５９を形成し、この圧力室は１対の空気
通路６１，６３によつて圧力空気ライン５１と流
通される。ゆえに制御弁４９が圧力空気をライン
５１に流通すると、この圧力は次に通路６３，６
１を通つて圧力室５９に流通されて、ピストン５
７を第１図において右方へ偏倚する。

第１図において、流体継手１５は、プーリ３７
と同一速度で駆動されるように、フランジ４３と
一体に形成される入力軸６５を有する。流体継手
１５は、出力部材となる第１回転部材６７を有
し、この回転部材６７は鋳造ハウジング６９と鋳
造カバー７１とを有し、両部材６９，７１は複数
のボルト（第１図には図示せず）によつて結合さ
れる。ラジエータ冷却フアン（図示せず）は、ハ
ウジング６９に取付けられた複数のねじ７３によ
つてハウジング６９にボルト結合される。ハウジ
ング６９は軸受７５の外レース支持部材として作
用し、入力軸６５は、軸受７５の内レース用の支
持部材として作用する。ころ軸受７７は、入力軸
６５の前端（第１図において右端）と、カバー７
１の半径方向内方のボス７９に形成された中央開
口との間に配置される。従つてボス７９はまた弁
部材の一部として機能して、継手１５内の流体の
流動を制御する。

継手１５は、入力部材となる第２回転部材８１
を有し、この回転部材８１は軸受７５，７７の中
間で入力軸６５の一部分にプレスばめされる。よ
つて第２回転部材８１はプーリ３７及び入力軸６
５と同一速度で回転し、一方第１回転部材６７
は、第２回転部材８１に対して相対的に回転す
る。当業界で知られているように、第２回転部材
８１の前面は、複数の環状ランド８３を有し、後
面は複数の環状ランド８５を有する。カバー７１
の隣接面には複数の環状ランド８７が形成され、
これらのランドはランド８３と差込み関係に配置
され、一方ハウジング６９の隣接面にはランド８
５と差込み関係に配置される複数の環状ランド８
９が形成されている。前方ランド８３，８７は協
働して剪断空所９０の一方の部分を形成し、後方
ランド８５，８９は協働して剪断空所９０の他方
の部分を形成し、これにより剪断空所が粘性流体
で満たされるとき、第２回転部材８１が回転する
と、該部材の速度よりはわずかに小さい速度で第
１回転部材６７を回転させる。

入力軸６５は軸方向内孔９１を有し、この内孔
内に軸方向に移動可能な第１部材９３が配置さ
れ、第１部材９３は第１図においてその左端に円
形部分９５を有する。第１部材９３のさらに詳細
な構造については、その機能とともに後述する。

プレス成形されたカバープレート９７が適宜の
手段によつてカバー７１に取付けられ、これと協
働して貯留室９９を形成する。カバー７１は半径
方向に延びる通路１０１をもち、通路１０１は剪
断空所９０から排出された流体を当業界ではよく
知られているように、貯留室９９内に戻流する。
カバー７１のボス７９は軸方向に延びる通路１０
３を有し、この通路１０３の機能は貯留室９９か
らの流体を差込み関係のランド８３〜８９から、
半径方向内方の１つの位置において剪断空所９０
内に流体を流通することである。

次に第２図において、ころ軸受７７は、プレス
成形された金属保持部材１０５を有し、該保持部
材１０５は、第１部材９３の前端を囲んで支持す
るシール１０７を囲む半径方向内方部分を末端と
する。

弁作動機構 第１部材９３の最右方端に第２部材１０９が配
設されている。第２部材１０９は第１部材９３の
小直径部分に着座したほぼ円筒形の弁作動ピスト
ン１１１を有する。円錐圧縮ばね１１３が第１部
材９３のさらに小直径部分に着座し、その前端は
カバープレート９７で受けられる。ばね１１３の
目的は、第１部材９３を第１，第２図において左
方へ向けて偏倚することである。

第２部材１０９は、さらにボス７９の前面と当
接して受けられる弁板１１５を有する。第２部材
１０９は、さらに弁部材１１７を有する。

次に第３図において、第２図とも関連して、弁
板１１５は、軸方向に延びる通路１０３と連通す
る流体ポート１１９をもつことがわかる。流体ポ
ート１１９が第３図に示すように開放された位置
にあるとき、貯留室９９内の流体に作用する遠心
力は、流体を流体ポート１１９と通路１０３を通
つて剪断空所９０内に流通させ、これにより第２
回転部材８１と第１回転部材６７との間に生ずる
トルク伝達量を増大させる。この実施例は空気圧
力に損失があると、係合モードで作用している流
体継手１５を比較的高い速度で、エンジン冷却フ
アンを駆動させてエンジンの過熱を防止するから
フエールセーフ構造と称される。この実施例にお
いて、ピストン５７と第１部材９３とを第１、第
２図の右方に偏倚して弁部材１１７を第３図にお
いて反時計方向に移動させ、流体ポート１１９を
覆つて継手１５をラジエータ冷却フアンが比較的
低速度で駆動される解放モードで作用させるため
に、圧力室５９に空気圧力を作用することが必要
である。

次に、第４〜７図（第２，第３図とともに）に
おいて、第２部材１０９の詳細について述べる。
まず主として第４図において、弁部材１１７は、
中央開口１２３をもつ中央支持板１２１を有す
る。支持板１２１は、下側に折曲げられた１対の
タブ１２５（第２図も参照）を有する。さらに弁
部材１１７は、流体ポート１１９に対して実際の
弁機能を実施する弁アーム１２７を有する。弁ア
ーム１２７は、１対の鋲１２９によつて支持板１
２１に取付けられる。第２図から明らかなよう
に、弁アーム１２７の一部分は、支持板１２１の
平面内に位置し、弁アーム１２７の他部分１３１
は、流体ポート１１９に隣接する平面内に位置す
る。

次に主として第５図において、弁板１１５は中
央開口１３５をもつ持上がり中央部分１３３を有
する。中央部分１３３は１対の上向きに折曲つた
タブ１３７と、１対の弧形の切欠部分１３９をも
つている。弁板１１５は、さらにカバー７１のボ
ス７９の表面に隣接する平面内に位置する外周部
分１４１（第２，第３図参照）を有する。流体ポ
ート１１９が設けられているのは外周部分１４１
である。

次に主として第６，第７図において、弁作動ピ
ストン１１１は既述のように円筒形で、１対の向
合つて配置された半径方向に延びる唇状部分１４
３（第２，第３図参照）を有する。ピストン１１
１は、１対の向合つて配置され、軸方向に延びる
方形の溝１４５と、１対の向合つて配置されたら
せん状の溝１４７をもつている。

次に主として第２、第３図を参照して、第２部
材１０９について述べる。まず弁板１１５は、そ
の半径方向及び軸方向運動を防止するために、溶
接、ステーキングまたは数個の小ねじなどを用い
てカバー７１のボス７９に取付けられることがわ
かる。弁板１１５を第２，第３図に示す位置に固
定した状態で、次に行なう段階は弁部材１１７を
挿入することで、これはまずタブ１２５が弁板１
１５の切欠部分１３９に受入れられるように、第
３図に示す位置から反時計方向に、ほぼ90゜の位
置に弁部材１１７を回転しなければならない。こ
れと同時に上向きに折曲げられたタブ１３７が支
持板１２１の中央開口１２３内に受入れられ、も
し支持板１２１の下側が第２図に示すように中央
部分１３３の上面と係合すれば、この中央開口を
貫通する。弁部材１１７を時計方向に第３図に示
す位置まで回転することにより、中央部分１３３
の半径方向内周部分は第２図に示すように、支持
板１２１と弁部材１１７のタブ１２５との間には
さまれる。よつて弁部材１１７を第３図に示す位
置に設定した状態でタブ１２５は弁部材１１７の
軸方向運動を防止する反面半径方向の運動は許
す。

最後に弁作動ピストン１１１はその方形溝１４
５が上向きに曲げられたタブ１３７を受入れる第
３図に示す位置に向けて円周方向に移動すること
によつて挿入される。ピストン１１１の回転を防
止しながらピストン１１１を軸方向に移動するの
は、タブ１３７と溝１４５とが係合することによ
る。ピストン１１１が挿入されると（第２図にお
いて左方へ移動されて）、弁部材１１７を第３図
において反時計方向に、タブ１２５がらせん形溝
１４７の底部分（第２図の左端）と係合する位置
に再び回転することが必要である。つぎにピスト
ン１１１が第２図に示す位置に移動されると、溝
１４７の形態によつて、タブ１２５と弁部材１１
７を第３図に示す位置に時計方向に移動させ、こ
の位置は既述のように、継手１５の係合モードに
対応する非作動位置である。

上述のように第２部材１０９の組立後、第２図
に示すように圧縮ばね１１３を挿入し、次いでカ
バープレート９７を装着し、それをカバー７１に
取付けることが必要である。

作 用 この発明のこの実施例は、フエールセーフ構造
を基礎にして作用するように設計されているの
で、圧力室５９内の圧力空気がなくなると、第２
部材１０９を第２、第３図に示す位置にし、これ
は上述のように継手の係合モードである。

温度状態検出装置５３が比較的低い空気または
水の温度を検出するときのように、解放モードに
おいて継手１５を作用したいときは、圧力制御弁
４９を通路６３，６１及び圧力室５９と同様に、
圧力空気がライン５１内に存在する位置に移動す
る。この状態になると、圧力空気の偏倚力は、第
１部材９３とピストン５７を第１、第２図におい
て右方へ偏倚し、これはまた弁作動ピストン１１
１を第２図で右方に移動する。ピストン１１１が
第２図において右方へ移動すると、らせん形溝１
４７内のタブ１２５は、第３図に示す位置からア
ーム部分１３１が流体ポート１１９を覆つて貯留
室から剪断空所９０への流体の流動を阻止する位
置に、弁部材１１７を反時計方向に回転させる。
この状態になると、継手１５は解放モードで作用
する。

この発明の構造と作用を考察すれば、多数の機
能上の利点が達成されることがわかる。種々の速
度で回転する部品（軸受、シールなど）間で接触
を起こす唯一の点は、ピストン５７の右端と可動
軸９３の円形部分９５との間の係合点であり、ピ
ストン５７は静止ブラケツト部材１７内で非回転
状態にあり、第１部材９３は第１回転部材６７の
速度で回転する。

この発明の１つの特徴は、ピストン５７と第１
部材９３を軸方向に移動するのに、圧力室５９内
の圧力空気を用いるから、従来の装置において可
能であつたよりも、比較的大きい弁アームの回転
移動をうることができる。圧力制御弁４９が作動
された状態で、圧力室５９内の圧力空気は、2.7
〜4.1Kg（６〜9lb）の範囲内である可動軸９３に
力を発生するのに十分である。その結果第１部材
９３の軸方向移動がほぼ可能で、第２部材１０９
は弁アーム１２７の比較的大きい回転移動をうる
ことが可能である。比較的大きい入力と移動の他
の利点は、機構内の摩擦抵抗または固着性が、合
計力と合計移動量の比較的小さい割合をあらわ
し、かつ弁作用の合成誤差なしに容易に克服され
ることである。

当業者には明らかなように、この発明の第２部
材１０９を用いることにより、第１部材９３及び
ピストン１１１の軸方向運動の量と、弁部材１１
７の回転移動量との間を任意の相対関係とするた
めに、らせん形溝１４７の角度を変えることが可
能である。この流体継手は、単に流体ポート１１
９のサイズまたは形態を変更し、異なる角度のら
せん形溝をもつ弁作動ピストン１１１に変えるこ
とによつて、特定の車輛への適用に対して、思い
切つて変化された温度対出力速度関係をもつこと
ができる。

この発明は、ピストン５７と第１部材９３との
軸方向運動が弁部材１１７の回転運動に変換され
る実施例によつて説明されたが、当業者にはこの
発明の真髄は弁部材の回転ではなく、この装置の
軸線に垂直な平面内での弁部材の運動にあること
が理解されるであろう。換言すればこの発明の特
徴の１つは、第２部材１０９がピストン５７と第
１部材９３との軸方向運動を、流体ポート１１９
を含む平面に平行な平面内における弁部材の運動
に変換することである。１例として弁部材の運動
は、この発明の範囲内で半径方向ラインに沿い、
または半径方向と回転方向との両方を含む他の予
め定めた経路に沿うことができる。

この発明を、当業者がこの発明を造りかつ使用
するのに十分な詳細について説明した。上記の明
細書を読みかつ理解することにより、種々の変形
を実施できることが当業者には明らかとなり、こ
のようなすべての変形は、特許請求の範囲内にあ
り限り、この発明に含まれる。

【図面の簡単な説明】

第１図は、この発明の実施例の縦断正面図、第
２図は、第１図のものの一部につき、第３図の線
２−２に沿つてとられた断面図、第３図は、第２
図の線３−３に沿つてとられた側面図、第４図
は、第１図のものの弁部材の第３図と類似の平面
図、第５図は、第１図のものの弁板の第３図と類
似の平面図、第６図は、第１図のものの弁作動ピ
ストンの第３図と類似の平面図、第７図は、第６
図の線７−７に沿つて見た図面である。 １１……ブラケツト、１５……流体継手、１７
……静止ブラケツト部材、４５……圧力空気源、
４７……ライン、４９……圧力制御弁、５１……
ライン、５３……温度状態検出装置、５７……ピ
ストン、５９……圧力室、６１，６３……空気通
路、６５……入力軸、６７……第１回転部材、８
１……第２回転部材、９０……剪断空所作用室、
９３……第１部材、９５……円形部分、９７……
カバープレート、９９……貯留室、１０１……通
路、１０３……通路、１０９……第２部材、１１
１……弁作動ピストン、１１３……円錐圧縮ば
ね、１１５……弁板、１１７……弁部材、１１９
……流体ポート、１２５……タブ、１２７……弁
アーム、１４７……溝。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 第１回転部材と、第１回転部材と組合わされ
   て相互間に流体室を形成するカバーと、流体室内
   を作用室と貯留室とに分離する弁装置と、作用室
   内に配置されて第１回転部材に対して回転可能な
   第２回転部材と、作用室と貯留室との内部に配置
   された粘性流体とを有し、前記粘性流体の剪断力
   によつて、第２回転部材から第１回転部材にトル
   クが伝達されるようになつており、前記弁装置は
   作用室と貯留室との間で流体の流動を制御し、か
   つ回転軸線に対してほぼ垂直な平面内に位置する
   流体ポートをもつ弁体と、流体ポートの流量と作
   用室内の流体量とを変化させるように流体ポート
   の平面と平行な平面内で移動する弁部材とを有
   し、 (a) 遠隔式状態検出装置によつて検出された状態
   の変動に応じて変化する入力信号を受けて軸方
   向に移動する第１部材と、 (b) 前記第１部材に機械的に連結され、第１部材
   の軸方向移動を弁部材に流体ポートの平面と平
   行な平面内の運動として伝達する第２部材とを
   有することを特徴とする流体継手。 ２ 遠隔式状態検出装置が検出した温度状態の変
   化に応答して、入力信号を変化させる圧力制御弁
   を有することを特徴とする特許請求の範囲第１項
   記載の流体継手。 ３ 遠隔式状態検出装置が検出した温度状態の変
   化とともに変化する流体圧力信号を伝達する伝達
   ラインを有することを特徴とする特許請求の範囲
   第２項記載の流体継手。 ４ 流体圧力信号の変動に応答して、回転軸線と
   ほぼ平行な方向に移動可能なピストンを有し、こ
   のピストンの移動が入力信号によることを特徴と
   する特許請求の範囲第３項記載の流体継手。 ５ 流体圧力信号を流通する静止ブラケツトを有
   し、ピストンがこの静止ブラケツトと組合わされ
   ていることを特徴とする特許請求の範囲第４項記
   載の流体継手。 ６ 第１部材がピストンの運動に応答して、軸方
   向に移動する可動軸からなることを特徴とする特
   許請求の範囲第４項記載の流体継手。 ７ 第２部材が可動軸の軸方向運動を弁部材の回
   転運動に変換する部材を有することを特徴とする
   特許請求の範囲第６項記載の流体継手。 ８ 第１部材が少なくとも１つのらせん形溝を有
   し、第２部材がらせん形溝と適合する少なくとも
   １つのタブを有し、第１、第２部材の一方が回転
   運動は許されるが軸方向運動は抑止され、他方が
   軸方向運動は許されるが回転運動は抑止されるよ
   うになつていることを特徴とする特許請求の範囲
   第７項記載の流体継手。